腦電EEG和近紅外NIRS同步方案在神經(jīng)認知科學研究等領域的應用
摘要
通過結合腦電（EEG）和近紅外（NIRS）技術，實現(xiàn)了在神經(jīng)認知科學研究和運動醫(yī)學康復中獲取高時間和空間分辨率的大腦活動信息。
一、方案背景：
結合腦電（EEG）和近紅外（NIRS）設備的同步方案，為針對神經(jīng)認知科學研究和運動醫(yī)學康復領域提供了一種綜合性的方法。腦電記錄大腦皮層的電活動，而近紅外則測量大腦組織內血液氧合水平，兩者各自反映了大腦的電生理和代謝狀態(tài)。它們具有不同的空間分辨率和時間分辨率的優(yōu)勢與局限性，因此結合使用能夠提供更全面、準確的大腦活動信息。同時，它們具有不同的采樣頻率和信號處理要求，開發(fā)合理有效的同步方案能更好地理解大腦在神經(jīng)、認知、康復等領域中的功能，并充分利用兩種技術的優(yōu)勢進行互補。
二、方案優(yōu)勢：
1. 提供全面的信息：各個腦區(qū)之間的功能信息和活動信息相結合
2. 補充彼此的局限性：空間特性與時間特性優(yōu)勢互補
3. 靈活自由的排布方式：相互間信號無干擾，支持多種設備自由排布
4. 豐富的應用場景：在神經(jīng)、認知、康復等領域中應用廣泛
5. 無創(chuàng)便攜的設備：非侵入式設計，方便實驗者操作和應用
6. 可定制采集帽：特制的雙探頭夾持器可在同一位置安置光纖探頭和電極
三、技術方案：
1. 軟件同步解決方案
EventIDE是一款專為心理學和神經(jīng)科學實驗設計的軟件平臺。其直觀的圖形用戶界面使研究人員能夠輕松創(chuàng)建、自定義和控制實驗，包括支持多通道的事件同步、實時數(shù)據(jù)記錄、實驗腳本編寫以及靈活的刺激呈現(xiàn)功能。研究者能夠在一個集成的環(huán)境中進行復雜的實驗，同時記錄和分析參與者的行為和生理數(shù)據(jù)。該平臺支持多種刺激呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集和實驗控制任務，并且具有高度的靈活性，適用于各種實驗設計和范式。此外，EventIDE還廣泛兼容多種研究設備，包括各種型號的腦電信號采集設備和近紅外光譜儀。
通過EventIDE強大的實驗刺激設計功能呈現(xiàn)出不同種符合實驗環(huán)境需求的實驗流程，并將EEG和fNIRS控件插入其中，即可實現(xiàn)在軟件層面對腦電數(shù)據(jù)和血氧數(shù)據(jù)的同步采集。
2. 硬件同步解決方案
E-Prime是一款專業(yè)的心理學實驗設計和運行軟件，在認知心理學、神經(jīng)科學、教育心理學等領域的研究實驗中廣泛應用，旨在為研究人員提供一個直觀、強大、易用的工具。其可視化圖形用戶界面使用戶能夠通過拖拽和放置方式輕松設計實驗流程，而支持多種刺激類型的呈現(xiàn)，包括文本、圖像、聲音和視頻，這使設計復雜實驗和控制任務更為容易。內置的數(shù)據(jù)記錄功能可以準確記錄被試的行為數(shù)據(jù)，同時支持與腦電、近紅外光等外部設備的集成。
E-Prime通常與硬件同步打標的需求是通過外部設備來實現(xiàn)的。一個常見的硬件同步打標解決方案涉及到使用并行端口、藍牙通訊等外部設備。
四、應用領域：
1. 認知神經(jīng)科學研究：注意、情感、音樂認知。
2. 實驗心理學研究：感知覺、記憶、思維。
3. 醫(yī)療康復領域研究：顱內損傷、腫瘤、癲癇。
4. 精神病學領域研究：精神分裂、心理障礙、交流障礙。
5. 運動科學研究：阻抗訓練、運動疲勞、運動認知。
6、腦機接口領域研究：神經(jīng)反饋、BP神經(jīng)網(wǎng)絡。
通過結合腦電（EEG）和近紅外（NIRS）技術，實現(xiàn)了在神經(jīng)認知科學研究和運動醫(yī)學康復中獲取高時間和空間分辨率的大腦活動信息。
一、方案背景：
結合腦電（EEG）和近紅外（NIRS）設備的同步方案，為針對神經(jīng)認知科學研究和運動醫(yī)學康復領域提供了一種綜合性的方法。腦電記錄大腦皮層的電活動，而近紅外則測量大腦組織內血液氧合水平，兩者各自反映了大腦的電生理和代謝狀態(tài)。它們具有不同的空間分辨率和時間分辨率的優(yōu)勢與局限性，因此結合使用能夠提供更全面、準確的大腦活動信息。同時，它們具有不同的采樣頻率和信號處理要求，開發(fā)合理有效的同步方案能更好地理解大腦在神經(jīng)、認知、康復等領域中的功能，并充分利用兩種技術的優(yōu)勢進行互補。
SAGA-Brite腦電近紅外同步在音樂研究中的應用
二、方案優(yōu)勢：
1. 提供全面的信息：各個腦區(qū)之間的功能信息和活動信息相結合
2. 補充彼此的局限性：空間特性與時間特性優(yōu)勢互補
3. 靈活自由的排布方式：相互間信號無干擾，支持多種設備自由排布
4. 豐富的應用場景：在神經(jīng)、認知、康復等領域中應用廣泛
5. 無創(chuàng)便攜的設備：非侵入式設計，方便實驗者操作和應用
6. 可定制采集帽：特制的雙探頭夾持器可在同一位置安置光纖探頭和電極
特制的近紅外光纖探頭和腦電電極
可定制的EEG-fNIRS采集帽
三、技術方案：
1. 軟件同步解決方案
EventIDE是一款專為心理學和神經(jīng)科學實驗設計的軟件平臺。其直觀的圖形用戶界面使研究人員能夠輕松創(chuàng)建、自定義和控制實驗，包括支持多通道的事件同步、實時數(shù)據(jù)記錄、實驗腳本編寫以及靈活的刺激呈現(xiàn)功能。研究者能夠在一個集成的環(huán)境中進行復雜的實驗，同時記錄和分析參與者的行為和生理數(shù)據(jù)。該平臺支持多種刺激呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)采集和實驗控制任務，并且具有高度的靈活性，適用于各種實驗設計和范式。此外，EventIDE還廣泛兼容多種研究設備，包括各種型號的腦電信號采集設備和近紅外光譜儀。
2. 硬件同步解決方案
E-Prime是一款專業(yè)的心理學實驗設計和運行軟件，在認知心理學、神經(jīng)科學、教育心理學等領域的研究實驗中廣泛應用，旨在為研究人員提供一個直觀、強大、易用的工具。其可視化圖形用戶界面使用戶能夠通過拖拽和放置方式輕松設計實驗流程，而支持多種刺激類型的呈現(xiàn)，包括文本、圖像、聲音和視頻，這使設計復雜實驗和控制任務更為容易。內置的數(shù)據(jù)記錄功能可以準確記錄被試的行為數(shù)據(jù)，同時支持與腦電、近紅外光等外部設備的集成。
E-Prime通常與硬件同步打標的需求是通過外部設備來實現(xiàn)的。一個常見的硬件同步打標解決方案涉及到使用并行端口、藍牙通訊等外部設備。
四、應用領域：
1. 認知神經(jīng)科學研究：注意、情感、音樂認知。
2. 實驗心理學研究：感知覺、記憶、思維。
3. 醫(yī)療康復領域研究：顱內損傷、腫瘤、癲癇。
4. 精神病學領域研究：精神分裂、心理障礙、交流障礙。
5. 運動科學研究：阻抗訓練、運動疲勞、運動認知。
6、腦機接口領域研究：神經(jīng)反饋、BP神經(jīng)網(wǎng)絡。
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